KR20140032606A - Wind power generator and method for adjusting pitch angle of blade - Google Patents

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Abstract

A wind power generator is disclosed. The wind power generator according to one embodiment of the present invention, which has a pitch bearing inserted between a blade and a hub to adjust the pitch angle of the blade, comprises: a main power supply part for applying power to the wind power generator; an auxiliary power supply part rotating together with the hub and generating electricity using the rotational energy of the hub; a pitch adjusting motor for adjusting the pitch angle of the blade by applying a rotational force to the pitch bearing; a switch for controlling one among the main power supply part and the auxiliary power supply part to apply power to the pitch adjusting motor; and a control part for controlling the switch so that the power of the main power supply part can be applied to the pitch adjusting motor in normal operation and the power of the auxiliary power supply part can be applied to the pitch adjusting motor in an emergency situation that the power of the main power supply part cannot be applied to the pitch adjusting motor.

Description

풍력 발전기 및 풍력 발전기의 블레이드 피치각 조절 방법{WIND POWER GENERATOR AND METHOD FOR ADJUSTING PITCH ANGLE OF BLADE}[0001] WIND POWER GENERATOR AND METHOD FOR ADJUSTING PITCH ANGLE OF BLADE [0002]

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블레이드의 피치각 조절이 가능한 풍력 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator, and more particularly, to a wind power generator capable of adjusting a pitch angle of a blade.

풍력 발전기는 블레이드의 피치각을 조절함으로써, 회전 속도와 출력을 조절한다. 블레이드의 피치각을 제어하기 위해 피치 제어 시스템이 사용된다. 피치 제어 시스템은 정전, 피치 시스템 고장, 주 제어기 고장, 그리고 한계 속도 이상의 블레이드 회전 등과 같은 비상 상황에 대처할 수 있어야 한다.The wind turbine regulates the rotation speed and output by adjusting the pitch angle of the blade. A pitch control system is used to control the pitch angle of the blades. Pitch control systems should be able to cope with emergency situations such as power outages, pitch system failures, main controller failures, and blade rotation above the limit speed.

이를 위해 기존의 피치 제어 시스템은 주 전력 공급원과 독립적으로 블레이드 피치각을 조절할 수 있는 장치를 구비한다. 기존의 장치는 유압식 또는 전기식 장치로, 에너지를 저장하고 이를 방출하여 블레이드 피치각을 조절한다.To this end, the existing pitch control system has a device capable of adjusting the blade pitch angle independently of the main power supply. Conventional devices are hydraulic or electric devices that store energy and release it to regulate the blade pitch angle.

유압식 또는 전기식 장치는 에너지를 저장하는 저장부에 액체가 존재하는데, 허브가 회전할 때 액체에 유동이 발생한다. 이러한 유동이 지속되어 에너지 저장부에 문제가 발생될 수 있다. 또한, 유압식 또는 전기식 장치는 온도에 많은 영향을 받는데, 온도가 낮은 경우 성능히 급격히 저하된다.Hydraulic or electric devices have a liquid in the reservoir that stores energy, and a flow occurs in the liquid as the hub rotates. This flow may persist and cause problems with the energy storage. In addition, hydraulic or electric devices are highly temperature dependent, and performance drops sharply at low temperatures.

상술한 요인들에 의해 비상 상황시 블레이드 피치각이 페더(feather) 상태로 전환되지 못하고, 블레이드와 허브의 회전 속도가 한계 속도를 초과하여 풍력 발전기의 각종 장치에 손상이 발생한다.In the emergency situation, the blade pitch angle can not be switched to the feather state due to the above factors, and the rotation speed of the blades and the hub exceeds the limit speed, so that various devices of the wind power generator are damaged.

본 발명의 실시예는, 비상상황 시 안정적으로 블레이드의 피치각을 조절할 수 있는 풍력 발전기를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is intended to provide a wind power generator capable of stably controlling the pitch angle of blades in an emergency situation.

또한, 본 발명의 실시예는 각종 장치 손상을 예방할 수 있는 풍력 발전기를 제공하고자 한다.In addition, embodiments of the present invention provide a wind power generator capable of preventing various device damage.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기는 블레이드의 피치각 조절이 가능하도록 피치 베어링이 상기 블레이드와 허브 사이에 게재되며, 상기 풍력 발전기에 전력을 인가하는 주 전력 공급부; 상기 허브와 함께 회전하며, 상기 허브의 회전 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 보조 전력 공급부; 상기 피치 베어링에 회전력을 인가하여 상기 블레이드의 피치각을 조절하는 피치 조절 모터; 상기 주 전력 공급부의 전력과 상기 보조 전력 공급부의 전력 중 어느 하나가 상기 피치 조절 모터에 인가되도록 조절하는 스위치; 및 정상 운행시 상기 주 전력 공급부의 전력이 상기 피치 조절 모터에 인가되고, 상기 주 전력 공급부의 전력이 상기 피치 조절 모터에 인가되지 못하는 비상 상황 시 상기 보조 전력 공급부의 전력이 상기 피치 조절 모터에 인가되도록 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a wind power generator includes a main power supply unit in which a pitch bearing is disposed between the blades and the hub so as to adjust a pitch angle of the blades, and applies power to the wind power generator; An auxiliary power supply unit rotating together with the hub and generating electric power using rotational energy of the hub; A pitch adjusting motor for adjusting a pitch angle of the blade by applying a rotational force to the pitch bearing; A switch for adjusting one of the power of the main power supply and the power of the auxiliary power supply to be applied to the pitch adjusting motor; And an electric power of the auxiliary electric power supply unit is applied to the pitch adjusting motor when the electric power of the main electric power supplying unit is applied to the pitch adjusting motor in normal operation and the electric power of the main electric power supplying unit is not applied to the pitch adjusting motor And a control unit for controlling the switch.

또한, 상기 보조 전력 공급부는 상기 허브 내부에 위치하는 보조 발전기; 및 상기 허브의 회전 에너지를 상기 보조 발전기에 전달하는 동력 전달부를 포함할 수 있다.The auxiliary power supply unit may include an auxiliary power generator located inside the hub; And a power transmission unit for transmitting rotational energy of the hub to the auxiliary generator.

또한, 상기 동력 전달부는, 일단이 상기 허브 외부에 고정되어 회전이 제한되며, 타단에 제1기어가 고정 결합된 고정 샤프트; 및 상기 허브 내부에서 상기 허브와 함께 회전하며, 상기 제1기어와 맞물리는 제2기어를 포함하고, 상기 보조 발전기는 상기 제2기어와 연결되며, 상기 제1기어에 대해 상대 회전하는 상기 제2기어의 회전 에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있다.The power transmission unit may include: a stationary shaft having one end fixed to the outside of the hub and limited in rotation, and a first gear fixedly coupled to the other end; And a second gear that rotates together with the hub in the hub and meshes with the first gear, the auxiliary generator is connected to the second gear, and the second gear, which rotates relative to the first gear, It is possible to produce electric power using the rotational energy of the gear.

또한, 상기 제1기어와 상기 제2기어는 베벨 기어일 수 있다.The first gear and the second gear may be bevel gears.

또한, 상기 허브의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전력 생산부; 및 상기 허브와 상기 전력 생산부를 연결하며, 상기 허브의 회전 에너지를 상기 전력 생산부에 전달하는 중공 형상의 메인 샤프트를 더 포함하되, 상기 고정 샤프트는 상기 메인 샤프트의 내부에 삽입되고, 상기 제1기어는 상기 허브 내부에 위치할 수 있다.The power generation unit converts the rotational energy of the hub into electric energy. And a hollow main shaft connecting the hub and the power generating unit and transmitting the rotational energy of the hub to the power producing unit, wherein the stationary shaft is inserted into the main shaft, May be located within the hub.

본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 조절 방법은 풍력발전기의 블레이드와 허브 사이에 개재된 피치 베어링을 회전시키며, 정상 운행시, 주 전력 공급부에서 상기 피치 베어링에 회전력을 전달하는 피치 조절 모터에 전력이 인가되고, 상기 주 전력 공급부의 전력이 상기 피치 조절 모터에 인가되지 못하는 비상 상황 시에는 보조 전력 공급부에서 상기 피치 조절 모터에 전력이 인가되되, 상기 보조 전력 공급부는 상기 허브의 회전에너지를 이용하여 전력을 발생시킬 수 있다.A blade pitch angle adjusting method according to an embodiment of the present invention includes rotating a pitch bearing interposed between a blade and a hub of a wind power generator and rotating the pitch adjusting motor to transmit rotational force from the main power supply unit to the pitch bearing, Power is applied to the pitch regulating motor, and in an emergency situation where the power of the main power supplying unit is not applied to the pitch regulating motor, electric power is supplied to the pitch regulating motor from the auxiliary power supplying unit, and the auxiliary power supplying unit uses the rotational energy of the hub Thereby generating electric power.

또한, 상기 보조 전력 공급부의 전력 생산은 상기 허브 내부에서 회전이 제한된 제1기어와 맞물리는 제2기어가 상기 허브와 함께 회전하고, 상기 제2기어의 회전 에너지가 전기 에너지로 변환될 수 있다.Also, in the power generation of the auxiliary power supply unit, a second gear engaged with the first gear whose rotation is restricted within the hub rotates together with the hub, and the rotational energy of the second gear can be converted into electric energy.

또한, 상기 비상 상황 시, 상기 블레이드의 피치각은 페더(feather) 상태로 변환될 수 있다.Further, in the emergency situation, the pitch angle of the blade may be converted into a feather state.

본 발명의 실시예에 따르면, 기계적 방식에 의해 전력을 발생하고 이를 피치 조절 모터에 인가하므로, 블레이드의 피치각이 안정적으로 조절될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the power is generated by a mechanical method and applied to the pitch adjusting motor, so that the pitch angle of the blade can be stably controlled.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 블레이드 및 허브가 한계 속도 이상으로 회전되는 것이 예방되므로, 이와 연결되는 주변 장치들의 손상이 예방될 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, since the blade and the hub are prevented from rotating beyond the limit speed, damage to the peripheral devices connected thereto can be prevented.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 풍력 발전기의 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2를 전방에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정상 운행시 블레이드의 피치각을 조절하는 방법을 나타내는 도면이다
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비상 상황 시 블레이드의 피치각을 조절하는 방법을 나타내는 도면이다.1 is a view illustrating a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an enlarged view of a part of the wind turbine generator of Fig. 1;
FIG. 3 is a view showing the front view of FIG. 2. FIG.
4 is a view illustrating a method of adjusting pitch angles of blades in normal operation according to an embodiment of the present invention
5 is a diagram illustrating a method of adjusting the pitch angle of a blade in an emergency situation according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a wind generator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 풍력 발전기(10)는 해상 또는 산의 능선과 같이 풍속이 강한 장소에 설치될 수 있다. 풍력 발전기(10)는 타워(100), 블레이드(200), 허브(300), 나셀(400), 그리고 주 전력 공급부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the wind turbine generator 10 may be installed in a place having a strong wind speed such as a marine or mountain ridge line. The wind turbine generator 10 includes a tower 100, a blade 200, a hub 300, a nacelle 400, and a main power supply 500.

타워(100)는 예를 들어 지면 등에 고정 설치될 수 있다. 타워(100)의 전방에는 블레이드(200)와 허브(300)가 제공된다.The tower 100 may be fixed to the ground, for example. A blade 200 and a hub 300 are provided in front of the tower 100.

블레이드(200)는 복수 개 제공되며, 허브(300)를 중심으로 방사상으로 배치된다. 블레이드(200)는 루트(root)가 허브(300)에 결합한다. 블레이드(200)들은 익형(airfoil) 단면을 가지며, 전방으로부터 불어오는 바람에 대해 일정한 피치각(angle of pitch)을 갖도록 배치된다. 풍력 발전기(10)의 전방에서 불어오는 바람은 블레이드(200)들의 표면을 스쳐 지나면서 양력을 발생시킨다. 발생된 양력은 블레이드(200)들과 허브(300)를 회전시킨다.A plurality of blades 200 are provided and disposed radially about the hub 300. The blade 200 couples to the hub 300 at the root. The blades 200 have an airfoil cross-section and are arranged to have a constant angle of pitch with respect to wind blowing from the front. Wind blowing from the front of the wind turbine generator 10 generates a lift force as it passes over the surfaces of the blades 200. The generated lift forces the blades 200 and the hub 300 to rotate.

나셀(400)은 타워(100)의 상단에 위치한다. 나셀(400)은 나셀 커버(410)와 전력 생산부(420)를 포함한다.The nacelle 400 is located at the top of the tower 100. The nacelle 400 includes a nacelle cover 410 and a power generation unit 420.

나셀 커버(410)는 전력 생산부(420)가 수용되는 공간을 제공한다. 나셀 커버(410)는 비전도성 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 나셀 커버(410)는 FRP (Fiber Reinforced Plastics) 재질로 제공될 수 있다.The nacelle cover 410 provides a space in which the power generating unit 420 is accommodated. The nacelle cover 410 may be provided with a nonconductive material. For example, the nacelle cover 410 may be made of FRP (Fiber Reinforced Plastics).

전력 생산부(420)는 허브(300)에서 전달된 회전 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 전력 생산부(420)는 증속기(421)와 주 발전기(422)를 포함한다. The power generation unit 420 converts the rotational energy transmitted from the hub 300 into electric energy. The power generation unit 420 includes a power generator 421 and a main power generator 422.

증속기(421)는 허브(300)와 연결된 메인 샤프트(310)와 연결된다. 증속기(421)는 메인 샤프트(310)에서 입력되는 회전 속도를 발전용 속도로 증가시키고, 이를 출력하여 주 발전기(422)에 전달한다. 주 발전기(422)는 증속기(421)에서 출력된 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다.The speed changer 421 is connected to the main shaft 310 connected to the hub 300. The speed increasing device 421 increases the rotational speed input from the main shaft 310 to a speed for power generation, and outputs the rotational speed to the main power generator 422. The main generator 422 converts the rotational energy output from the stocker 421 into electric energy.

주 전력 공급부(500)는 풍력 발전기(10)에 전력을 인가한다. 예컨대, 주 전력 공급부(500)는 풍력 발전기(10)의 각종 장치에 전력을 인가한다.The main power supply unit 500 applies electric power to the wind power generator 10. For example, the main power supply unit 500 applies electric power to various devices of the wind power generator 10.

도 2는 도 1의 풍력 발전기의 일부를 확대하여 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2를 전방에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.Fig. 2 is an enlarged view of a part of the wind turbine generator of Fig. 1, and Fig. 3 is a view showing a front view of Fig.

도 2 및 도 3을 참조하면, 풍력 발전기(10)는 피치각 조절부(610), 보조 전력 공급부(620), 스위치(650), 그리고 제어부(660)를 더 포함한다.2 and 3, the wind power generator 10 further includes a pitch angle control unit 610, an auxiliary power supply unit 620, a switch 650, and a control unit 660.

피치각 조절부(610)는 블레이드(200)를 허브(300)에 대해 회전시킴으로써 블레이드(200)의 피치각을 조절한다. 피치각 조절부(610)는 피치 베어링(611)과 피치 조절 모터(612)를 포함한다.The pitch angle adjuster 610 adjusts the pitch angle of the blade 200 by rotating the blade 200 with respect to the hub 300. The pitch angle adjusting unit 610 includes a pitch bearing 611 and a pitch adjusting motor 612.

피치 베어링(611)은 블레이드(200)와 허브(300) 사이에 게재된다. 피치 베어링(611)의 외륜은 허브(300)와 고정 결합되고, 내륜은 블레이드(200)와 고정 결합될 수 있다.The pitch bearing 611 is placed between the blade 200 and the hub 300. The outer ring of the pitch bearing 611 is fixedly coupled to the hub 300, and the inner ring can be fixedly coupled to the blade 200.

피치 조절 모터(612)는 허브(300) 내부에 위치한다. 피치 조절 모터(612)는 회전력을 발생시키고, 이를 피치 베어링(611)의 내륜에 전달하여 블레이드(200)를 회전시킨다. 블레이드(200)의 피치각은 풍속에 따라 조절될 수 있다.The pitch adjusting motor 612 is located inside the hub 300. The pitch adjusting motor 612 generates a rotational force and transmits it to the inner ring of the pitch bearing 611 to rotate the blade 200. The pitch angle of the blade 200 can be adjusted according to the wind speed.

보조 전력 공급부(620)는 허브(300)의 회전 에너지를 이용하여 전력을 생산한다. 보조 전력 공급부(620)는 동력 전달부(631)와 보조 발전기(641)를 포함한다. 동력 전달부(631)는 허브(300)의 회전 에너지를 보조 발전기(641)에 전달한다.The auxiliary power supply unit 620 generates electric power by using the rotational energy of the hub 300. The auxiliary power supply unit 620 includes a power transmission unit 631 and an auxiliary power generator 641. The power transmission portion 631 transmits the rotational energy of the hub 300 to the auxiliary generator 641. [

동력 전달부(631)는 기계적 방식으로 회전 에너지를 보조 발전기(641)에 전달할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 동력 전달부(631)는 고정 샤프트(632), 제1기어(633), 그리고 제2기어(634)를 포함한다. The power transmission portion 631 can transmit the rotational energy to the auxiliary generator 641 mechanically. According to one embodiment, the power transmitting portion 631 includes a stationary shaft 632, a first gear 633, and a second gear 634.

고정 샤프트(632)는 일단이 허브(300) 외부에 고정되어 회전이 제한된다. 고정 샤프트(632)는 중공 형상의 메인 샤프트(310) 내부에 삽입된다. 일단이 허브(300)와 결합된 메인 샤프트(310)가 허브(310)와 함께 회전하는 동안, 고정 샤프트(632)는 메인 샤프트(310) 내부에서 회전하지 않고 위치 고정된다.One end of the stationary shaft 632 is fixed to the outside of the hub 300 so that rotation is restricted. The fixed shaft 632 is inserted into the hollow main shaft 310. The fixed shaft 632 is fixed in position without rotating within the main shaft 310 while the main shaft 310 coupled with the hub 300 rotates together with the hub 310. [

고정 샤프트(632)의 타단은 허브(300) 내부에 위치한다. 고정 샤프트(632)와 허브(300)가 교차되는 영역에는 베어링(321)이 제공될 수 있다. 베어링(321)은 회전하는 허브(300)에 대해 고정 샤프트(632)가 위치 고정되도록 허브(300)와 고정 샤프트(632)를 연결한다.The other end of the fixed shaft 632 is located inside the hub 300. A bearing 321 may be provided in a region where the fixed shaft 632 and the hub 300 intersect. The bearing 321 connects the hub 300 and the stationary shaft 632 so that the stationary shaft 632 is positioned with respect to the rotating hub 300.

제1기어(633)는 허브(300) 내부에 위치하며, 고정 샤프트(632)의 타단에 고정 결합한다. The first gear 633 is located inside the hub 300 and fixedly coupled to the other end of the fixed shaft 632.

제2기어(634)는 허브(300) 내부에서 제1기어(633)와 맞물린다. 제2기어(634)는 허브(300)와 함께 회전한다. 제2기어(634)가 제1기어(633)의 둘레를 따라 회전하는 과정에서, 제2기어(634)는 제1기어(633)의 기어치들과 맞물려 연결 샤프트(635)를 축으로 회전한다. 제2기어(634)의 회전력은 연결 샤프트(635)를 통해 보조 발전기(641)에 전달된다. 제1기어(633)와 제2기어(634)는 다양한 형태의 기어로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1기어(633)와 제2기어(634)는 베벨 기어로 제공된다.The second gear 634 meshes with the first gear 633 inside the hub 300. [ The second gear 634 rotates together with the hub 300. The second gear 634 meshes with the gear teeth of the first gear 633 and rotates about the connecting shaft 635 in the process of rotating the second gear 634 around the first gear 633 . The rotational force of the second gear 634 is transmitted to the auxiliary generator 641 through the connecting shaft 635. [ The first gear 633 and the second gear 634 may be provided with various types of gears. According to one embodiment, the first gear 633 and the second gear 634 are provided as bevel gears.

보조 발전기(641)는 허브(300) 내부에 위치하며, 체결 부재(645)를 통해 허브(300)에 고정 결합된다. 보조 발전기(641)는 허브(300)와 함께 회전한다. 보조 발전기(641)는 연결 샤프트(635)를 통해 전달된 제2기어(634)의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환한다.The auxiliary generator 641 is located inside the hub 300 and is fixedly coupled to the hub 300 via the fastening member 645. [ The auxiliary generator 641 rotates together with the hub 300. The auxiliary generator 641 converts the rotational energy of the second gear 634 transmitted through the connecting shaft 635 into electric energy.

스위치(650)는 피치 조절 모터(612), 주 전력 공급부(500), 그리고 보조 발전기(641)와 전기적으로 연결된다. 스위치(650)는 주 전력 공급부(500)의 전력과 보조 발전기(641)에서 발생된 전력 중 어느 하나가 선택적으로 피치 조절 모터(612)에 인가되도록 조절한다.  The switch 650 is electrically connected to the pitch adjusting motor 612, the main power supply 500, and the auxiliary generator 641. The switch 650 controls one of the power of the main power supply 500 and the power generated by the auxiliary power generator 641 to be selectively applied to the pitch adjusting motor 612.

제어부(660)는 주 전력 공급부(500)의 전력과 보조 발전기(641)에서 발생된 전력 중 어느 하나가 선택적으로 피치 조절 모터(612)에 인가되도록 스위치(650)를 제어한다. 제어부(660)는 정상 운행의 경우, 주 전력 공급부(500)의 전력이 피치 조절 모터(612)에 인가되도록 스위치(650)를 제어한다. 그리고, 정전과 같이 주 전력 공급부(500)의 전력이 피치 조절 모터(612)에 인가되지 못하는 비상 상황 시에는 보조 발전기(641)에서 발생된 전력이 피치 조절 모터(612)에 인가되도록 스위치(650)를 제어한다.The control unit 660 controls the switch 650 so that either the power of the main power supply unit 500 or the power generated by the auxiliary power generator 641 is selectively applied to the pitch adjusting motor 612. The control unit 660 controls the switch 650 so that the power of the main power supply unit 500 is applied to the pitch adjusting motor 612 in the case of normal operation. During an emergency such as a power failure in which the power of the main power supply unit 500 is not applied to the pitch adjusting motor 612, the power generated by the auxiliary power generator 641 is applied to the pitch adjusting motor 612, ).

풍속이 높은 상황에서, 정전으로 피치 조절 모터(612)가 구동되지 않는다면 블레이드(200)와 허브(300)의 회전 속도 제어 능력이 상실되고, 증속기(421) 및 주 발전기(422)는 한계 속도 이상으로 회전되어 심각한 기계적 및 전기적 손상을 입을 수 있다. 제어부(660)는 비상 상황 발생 시 보조 발전기(641)에서 발생된 전력을 피치 조절 모터(612)에 인가함으로써, 피치 조절 모터(612)의 구동을 유지시킨다. 피치 조절 모터(612)의 구동으로 블레이드(200)의 피치각이 페더(feather) 상태로 유지될 수 있다. 페더 상태는 블레이드(200)의 전연과 후연이 전방에서 불어오는 바람의 방향과 나란하게 배치되는 상태로, 바람의 영향이 최소화된다. 바람에 의한 양력 발생이 최소화되므로, 블레이드(200)의 회전 속도는 한계 속도에 다다르지 않는다. 이로 인해 풍력 발전기(10)의 각종 장치들의 손상이 예방될 수 있다.The speed control capability of the blade 200 and the hub 300 is lost if the pitch adjustment motor 612 is not driven due to a power interruption and the speed reducer 421 and the main generator 422 are operated at the limit speed Or more, resulting in severe mechanical and electrical damage. The control unit 660 applies the power generated by the auxiliary power generator 641 to the pitch adjusting motor 612 to maintain the driving of the pitch adjusting motor 612 when an emergency occurs. The pitch angle of the blade 200 can be maintained in a feather state by driving the pitch adjusting motor 612. [ The feather condition is such that the leading and trailing edges of the blade 200 are disposed in parallel with the direction of wind blowing from the front, and the influence of the wind is minimized. Since the generation of lift by the wind is minimized, the rotation speed of the blade 200 does not reach the limit speed. As a result, damage to various devices of the wind power generator 10 can be prevented.

이하, 상술한 풍력 발전기를 이용하여 블레이드의 피치각을 조절하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of adjusting the pitch angle of the blades using the above-described wind turbine generator will be described.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정상 운행시 블레이드의 피치각을 조절하는 방법을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a view illustrating a method of adjusting a pitch angle of a blade in normal operation according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 주 전력 공급부(500)에서 정상적으로 전력이 인가될 수 있는 정상 운행시, 스위치(650)는 주 전력 공급부(500)와 피치 조절 모터(612)를 전기적으로 연결한다. 주 전력 공급부(500)에서 인가된 전력에 의해 피치 조절 모터(612)가 구동된다. 피치 조절 모터(612)의 구동으로 블레이드(200)의 피치각이 조절된다. 풍속의 세기에 따라 블레이드(200)의 피치각이 조절될 수 있다.Referring to FIG. 4, the switch 650 electrically connects the main power supply unit 500 and the pitch adjusting motor 612 during normal operation in which power can be normally supplied from the main power supply unit 500. And the pitch adjusting motor 612 is driven by the electric power supplied from the main power supply unit 500. [ The pitch angle of the blade 200 is adjusted by driving the pitch adjusting motor 612. The pitch angle of the blade 200 can be adjusted according to the intensity of the wind speed.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비상 상황 시 블레이드의 피치각을 조절하는 방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a method of adjusting the pitch angle of a blade in an emergency situation according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 주 전력 공급부(500)에서 정상적으로 전력이 인가될 수 없는 비상 상황 시, 스위치(650)는 보조 전력 공급부(620)와 피치 조절 모터(612)를 전기적으로 연결한다. 보조 전력 공급부(620)에서 인가된 전력에 의해 피치 조절 모터(612)가 구동된다. 바람에 의해 블레이드(200)와 허브(300)가 회전하는 동안, 제2기어(634)와 보조 발전기(641)는 허브(300)와 함께 회전한다. 제2기어(634)는 제1기어(633)의 둘레를 따라 회전하며, 회전 과정에서 제1기어(633)의 기어치들과 맞물려 연결 샤프트(635)를 축으로 회전한다. 제2기어(634)의 회전력은 보조 발전기(641)에 전달되어 전기 에너지로 변환된다.5, the switch 650 electrically connects the auxiliary power supply unit 620 and the pitch adjusting motor 612 in an emergency situation in which power can not be normally supplied from the main power supply unit 500. [ And the pitch adjusting motor 612 is driven by the electric power applied from the auxiliary power supply unit 620. [ The second gear 634 and the auxiliary generator 641 rotate together with the hub 300 while the blade 200 and the hub 300 are rotated by the wind. The second gear 634 rotates along the circumference of the first gear 633 and meshes with the gear teeth of the first gear 633 in the course of the rotation to rotate about the connecting shaft 635. The rotational force of the second gear 634 is transmitted to the auxiliary generator 641 and converted into electric energy.

발전기(641)에서 발생된 전력은 피치 조절 모터(612)에 전달되며, 피치 조절 모터(612)의 구동으로 블레이드(200)는 페더 상태로 각도 변환된다. 블레이드(200)의 피치각 조절로 바람에 의한 영향이 최소화된다. 비상 상황 발생 동안, 강풍이 불더라도 풍력 발전기의 각종 장치는 안전하게 보호될 수 있다. The electric power generated in the generator 641 is transmitted to the pitch adjusting motor 612 and the blade 200 is angularly converted into the feather state by driving the pitch adjusting motor 612. Adjustment of the pitch angle of the blade 200 minimizes the effect of wind. During emergencies, various devices of the wind turbine can be safely protected even with strong winds.

상술한 실시예들에서는 허브(300)의 회전 에너지가 기어(633, 634)들의 맞물림에 의해 전달되는 것으로 설명하였으나, 동력 전달 방법은 다양한 형태로 변경 될 수 있다. 동력 전달부(631)는 기어, 마찰차, 또는 벨트 등의 연결에 의해 동력을 전달할 수 있다.In the above-described embodiments, the rotational energy of the hub 300 is transmitted by the meshing of the gears 633 and 634, but the power transmission method can be changed into various forms. The power transmission portion 631 can transmit power by a connection of a gear, a friction wheel, a belt, or the like.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

10: 풍력 발전기 100: 타워
200: 블레이드 300: 허브
310: 메인 샤프트 400: 나셀
500: 주 전력 공급부 610: 피치각 조절부
611: 피치 베어링 612: 피치 조절 모터
620: 보조 전력 공급부 631: 동력 전달부
632: 고정 샤프트 633: 제1기어
634: 제2기어 641: 보조 발전기
650: 스위치 660: 제어부10: Wind generator 100: Tower
200: blade 300: hub
310: main shaft 400: nacelle
500: main power supply unit 610: pitch angle control unit
611: Pitch bearing 612: Pitch adjusting motor
620: auxiliary power supply unit 631: power transmission unit
632: stationary shaft 633: first gear
634: second gear 641: auxiliary generator
650: switch 660:

Claims (8)

블레이드의 피치각 조절이 가능하도록 피치 베어링이 상기 블레이드와 허브 사이에 게재된 풍력 발전기에 있어서,
상기 풍력 발전기에 전력을 인가하는 주 전력 공급부;
상기 허브와 함께 회전하며, 상기 허브의 회전 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 보조 전력 공급부;
상기 피치 베어링에 회전력을 인가하여 상기 블레이드의 피치각을 조절하는 피치 조절 모터;
상기 주 전력 공급부의 전력과 상기 보조 전력 공급부의 전력 중 어느 하나가 상기 피치 조절 모터에 인가되도록 조절하는 스위치; 및
정상 운행시 상기 주 전력 공급부의 전력이 상기 피치 조절 모터에 인가되고, 상기 주 전력 공급부의 전력이 상기 피치 조절 모터에 인가되지 못하는 비상 상황 시 상기 보조 전력 공급부의 전력이 상기 피치 조절 모터에 인가되도록 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 풍력 발전기.And a pitch bearing is disposed between the blade and the hub so as to be capable of adjusting the pitch angle of the blade,
A main power supply unit for supplying power to the wind power generator;
An auxiliary power supply unit rotating together with the hub and generating electric power using rotational energy of the hub;
A pitch adjusting motor for adjusting a pitch angle of the blade by applying a rotational force to the pitch bearing;
A switch for adjusting one of the power of the main power supply and the power of the auxiliary power supply to be applied to the pitch adjusting motor; And
The power of the main power supply unit is applied to the pitch control motor during normal operation, and the power of the auxiliary power supply unit is applied to the pitch control motor in an emergency situation in which the power of the main power supply unit is not applied to the pitch control motor. Wind generator comprising a control unit for controlling the switch. 제 1 항에 있어서,
상기 보조 전력 공급부는
상기 허브 내부에 위치하는 보조 발전기; 및
상기 허브의 회전 에너지를 상기 보조 발전기에 전달하는 동력 전달부를 포함하는 풍력 발전기.The method of claim 1,
The auxiliary power supply unit
An auxiliary generator located inside the hub; And
And a power transmission unit configured to transfer rotational energy of the hub to the auxiliary generator. 제 2 항에 있어서,
상기 동력 전달부는
일단이 상기 허브 외부에 고정되어 회전이 제한되며, 타단에 제1기어가 고정 결합된 고정 샤프트; 및
상기 허브 내부에서 상기 허브와 함께 회전하며, 상기 제1기어와 맞물리는 제2기어를 포함하고,
상기 보조 발전기는 상기 제2기어와 연결되며, 상기 제1기어에 대해 상대 회전하는 상기 제2기어의 회전 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 풍력 발전기.3. The method of claim 2,
The power transmission unit
A stationary shaft having one end fixed to the outside of the hub and limited in rotation, and a first gear fixedly coupled to the other end; And
And a second gear that rotates with the hub in the hub and meshes with the first gear,
The auxiliary generator is connected to the second gear, the wind generator to generate power using the rotational energy of the second gear that rotates relative to the first gear. 제 3 항에 있어서,
상기 제1기어와 상기 제2기어는 베벨 기어인 풍력 발전기.The method of claim 3, wherein
And the first gear and the second gear are bevel gears. 제 3 항에 있어서,
상기 허브의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전력 생산부; 및
상기 허브와 상기 전력 생산부를 연결하며, 상기 허브의 회전 에너지를 상기 전력 생산부에 전달하는 중공 형상의 메인 샤프트를 더 포함하되,
상기 고정 샤프트는 상기 메인 샤프트의 내부에 삽입되고, 상기 제1기어는 상기 허브 내부에 위치하는 풍력 발전기.The method of claim 3, wherein
A power generation unit for converting rotational energy of the hub into electrical energy; And
Further comprising a hollow main shaft connecting the hub and the power generating unit to transmit rotational energy of the hub to the power producing unit,
The fixed shaft is inserted into the main shaft, the first gear is a wind generator is located inside the hub. 풍력발전기의 블레이드와 허브 사이에 개재된 피치 베어링을 회전시켜 상기 블레이드의 피치각을 조절하는 방법에 있어서,
정상 운행시, 주 전력 공급부에서 상기 피치 베어링에 회전력을 전달하는 피치 조절 모터에 전력이 인가되고,
상기 주 전력 공급부의 전력이 상기 피치 조절 모터에 인가되지 못하는 비상 상황 시에는 보조 전력 공급부에서 상기 피치 조절 모터에 전력이 인가되되,
상기 보조 전력 공급부는 상기 허브의 회전에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 블레이드 피치각 조절 방법.A method of adjusting a pitch angle of a blade by rotating a pitch bearing interposed between a blade and a hub of a wind turbine generator,
During normal operation, power is applied to a pitch regulating motor that transmits rotational force to the pitch bearing at the main power supply,
When the electric power of the main power supply unit is not applied to the pitch adjusting motor, electric power is supplied to the pitch adjusting motor by the auxiliary electric power supply unit,
The auxiliary power supply unit blade pitch angle adjusting method for generating power by using the rotational energy of the hub. 제 6 항에 있어서,
상기 보조 전력 공급부의 전력 생산은
상기 허브 내부에서 회전이 제한된 제1기어와 맞물리는 제2기어가 상기 허브와 함께 회전하고,
상기 제2기어의 회전 에너지가 전기 에너지로 변환되는 블레이드 피치각 조절 방법.The method according to claim 6,
The power generation of the auxiliary power supply
A second gear meshing with the first gear of limited rotation inside the hub rotates with the hub,
Blade pitch angle adjustment method in which the rotational energy of the second gear is converted into electrical energy. 제 6 항에 있어서,
상기 비상 상황 시, 상기 블레이드의 피치각은 페더(feather) 상태로 변환되는 블레이드 피치각 조절 방법.The method according to claim 6,
In the emergency situation, the pitch angle of the blade is a blade (feather) to adjust the pitch angle (feather) method.
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